Karbonsyre (H2CO3) Egenskaper, bruk og betydning



den karbonsyre, tidligere kalt luft syre eller luft syre, er den eneste uorganiske syre av karbon og har formelen H2CO3.

Saltene av karbonsyrer kalles bikarbonater (eller hydrogenkarbonater) og karbonater (Human Metabolome Database, 2017). Dens struktur er presentert i figur 1 (EMBL-EBI, 2016).

Det sies at karbonsyre dannes av karbondioksid og vann. Karbonsyre skjer kun via salter (karbonater), syresalter (hydrogen-karbonater), aminer (karbaminsvre) og syreklorider (karbonylklorid) (mesh, 1991).

Forbindelsen kan ikke isoleres som en ren eller fast væske, siden produktene av dets dekomponering, karbondioksid og vann er mye mer stabile enn syre (Royal Society of Chemistry, 2015).

Karbonsyre finnes i menneskekroppen, CO2-tilstedeværelsen i blodet kombineres med vann for å danne karbonsyre, som deretter ekspanderes som en gass ved lungene.

Den finnes også i bergarter og grotter der kalksteinene kan oppløses. H2CO3 kan også finnes i kull, meteoritter, vulkaner, surt regn, grunnvann, hav og planter (karbonsyreformel, S.F.).

index

  • 1 Karbonsyre og karbonatsalter
  • 2 "Hypotetisk" karbondioksyd og vannsyre
  • 3 Fysiske og kjemiske egenskaper
  • 4 bruksområder
  • 5 Viktighet
  • 6 Referanser

Karbonsyre og karbonatsalter

Karbonsyre dannes i små mengder når dets anhydrid, karbondioksid (CO2), oppløses i vann.

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Den overvekende arten er bare hydrert CO2-molekyler. Det kan betraktes at kullsyren er en diprotisk syre som kan danne to serier av salter, nemlig hydrogen- karbonater, eller bikarbonater, som inneholder HCO3-, og karbonater som inneholder CO32-.

H2CO3 + H20, H3O + + HCO3-

HCO3- + H20- H3O + + CO32-

Imidlertid avhenger syrebasens oppførsel av karbonsyre av de forskjellige hastigheter av noen av de involverte reaksjonene, så vel som dens avhengighet av systemets pH. For eksempel, ved en pH lavere enn 8, er hovedreaksjonene og deres relative hastighet følgende:

  • CO2 + H2O ⇌ H2CO3 (sakte)
  • H2CO3 + OH- HCO3- + H2O (hurtig)

Over pH 10 er følgende reaksjoner viktige:

  • CO2 + OH- ⇌ HCO3- (sakte)
  • HCO3- + OH- ⇌ CO32- + H2O (hurtig)

Mellom pH-verdier på 8 og 10 er alle ovennevnte likevektsreaksjoner signifikante (Zumdahl, 2008).

"Hypotetisk" karbondioksid og vannsyre

Inntil relativt nylig var forskere overbevist om at karbonsyre ikke eksisterte som et stabilt molekyl.

I Angewandte Chemie, har tyske forskere innført en enkel pyrolytisk fremgangsmåte for fremstilling av karbonsyre gassfase tillates spektroskopiske karakteriseringen av gassfase-karbonsyre monometylester (Angewandte Chemie International Edition, 2014).

Karbonsyre eksisterer bare i en liten brøkdel av et sekund når karbondioksid oppløses i vann før det blir en blanding av protoner og bikarbonatanioner.

Til tross for kort levetid gir karbonsyre en varig innvirkning på jordens atmosfære og geologi, så vel som på menneskekroppen.

På grunn av sin korte levetid, har den detaljerte kjemien av karbonsyre blitt veiledet i mystikk. Forskere som Berkeley Lab. Og University of California (UC) Berkeley bidrar til å løfte dette sløret gjennom en rekke unike eksperimenter.

I deres siste studie har de vist hvordan gassformige karbondioksidmolekyler er solvatert av vann for å initiere protonoverføringskemien som produserer karbonsyre og bikarbonat (Yarris, 2015).

I 1991 klarte forskere på NASAs Goddard Space Flight Center (USA) å lage solide prøver av H2CO3. De gjorde dette ved å utsette en frossen blanding av vann og karbondioksid til højenergiprotonstrålingen, og deretter oppvarme den for å fjerne overflødig vann.

Kullsyren som ble igjen ble preget av infrarødspektroskopi. Det faktum at karbonsyren ble fremstilt ved bestråling av en fast blanding av H20 + CO2, eller til og med ved bestråling av tøris alene.

Dette har ført til forslag om at H2CO3 kunne finnes i verdensrommet eller på Mars, hvor H2O og CO2 iskrem er funnet, samt kosmiske stråler (Khanna, 1991)..

Fysiske og kjemiske egenskaper

Karbonsyre finnes bare i vandig oppløsning. Det har ikke vært mulig å isolere den rene forbindelsen. Denne løsningen er lett gjenkjent fordi den har en brenning av gassformig karbondioksid som rømmer fra det vandige medium.

Den har en molekylvekt på 62,024 g / mol og en tetthet på 1668 g / ml. Karbonsyre er en svak og ustabil syre som delvis dissocierer i vann i hydrogenioner (H +) og bikarbonationer (HCO3-) hvis pKa er 3,6.

Å være en diprotisk syre, kan danne to typer salter, karbonater og bikarbonater. Tilsetningen av basen til et overskudd av karbonsyre gir bikarbonatsalter, mens tilsetningen av overflødig base til karbonsyre gir karbonatsalter (National Center for Biotechnology Information., 2017).

Karbonsyre anses ikke å være giftig eller farlig, og er til stede i menneskekroppen. Eksponering for høye konsentrasjoner kan imidlertid irritere øynene og luftveiene.

søknader

Ifølge Michelle McGuire i Ernæringsvitenskap, ogKarbonsyre finnes i fermenterte matvarer i form av avfall generert av bakterier som fôrer på matreduksjon.

Gassbobler produsert i mat er vanligvis karbondioksidet av karbonsyre og et tegn på at maten fermenterer. Eksempler på vanlig inntatt gjæret mat er soya saus, miso suppe, surkål, koreansk kimchi, tempeh, kefir og yoghurt.

Fermenterte korn og grønnsaker inneholder også gunstige bakterier som kan kontrollere potensielt patogene mikroorganismer i tarmene dine og forbedre produksjonen av vitaminer B-12 og K.

Karbonsyre, karbondioksidoppløsning eller dihydrogenkarbonat dannes under karboniseringsprosessen av vann. Det er ansvarlig for det brusende aspektet av brus og brus, som angitt i ordboken for matvitenskap og teknologi.

Karbonsyre bidrar til høy surhet av brus, men innholdet av raffinert sukker og fosforsyre er hovedansvarlig for nevnte surhet (DUBOIS, 2016).

Karbonsyre brukes også på mange andre områder, for eksempel legemidler, kosmetikk, gjødsel, matvarebehandling, bedøvelse etc..

betydning

Karbonsyre er ofte funnet i vann fra hav, sjøer, innsjøer, elver og regn fordi formene når karbondioksid, som er utbredt i atmosfæren, kontakt med vann.

Det er til og med tilstede i isen av isbreene, men i mindre mengder. Karbonsyre er en svært svak syre, selv om den kan bidra til erosjon over tid.

Økningen av karbondioksid i atmosfæren har ført til mer kullsyre blir generert i havet og er på en eller annen del, som er ansvarlig for den svake økningen i surhet av havene i løpet av de siste hundre år.

Kullsyre, et avfallsprodukt av cellulær metabolisme, finnes i en relativt høy konsentrasjon i vev. Det diffunderer i blodet og tas til lungene som skal elimineres med utgått luft.

Karbondioksid er mye mer løselig enn oksygen og diffunderer lett inn i røde blodlegemer. Reagerer med vann for å danne karbonsyre, som ved alkalisk pH av blodet fremstår hovedsakelig som bikarbonat (Robert S. Schwartz, 2016).

Karbondioksid kommer inn i blodet og vevet fordi dets lokale partialtrykk er større enn dets partialtrykk i blodet som strømmer gjennom vevet. Som karbondioksid kommer inn i blodet, kombineres det med vann for å danne karbonsyre som dissocierer i hydrogenioner (H +) og bikarbonationer (HCO3-).

Den naturlige omdannelsen av karbondioksid til karbonsyre er en relativt langsom prosess. Kullsyreanhydrase, et proteinenzym som finnes i røde blodlegemer, katalyserer imidlertid denne reaksjonen raskt nok til at den oppnås på bare en brøkdel av et sekund..

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Fordi enzymet er tilstede bare i røde blodlegemer, akkumuleres bikarbonat i langt større grad innen røde blodlegemer enn i plasma.

Blodets evne til å transportere karbondioksyd og bikarbonat er forsterket ved et system av ionetransport i membranen til røde blodlegemer som samtidig beveger en bicarbonationer ut av cellen og inn i plasmaet i bytte for kloridion.

Samtidig utveksling av disse to ionene, kjent som kloridutveksling, gjør at plasmaet kan brukes som et bikarbonatlagringssted uten å endre elektrisk ladning av plasma eller røde blodlegemer.

Bare 26 prosent av det totale karbondioksidinnholdet i blodet finnes som bikarbonat inne i de røde blodcellene, mens 62 prosent eksisterer som bikarbonat i plasmaet; Imidlertid produseres de fleste bikarbonatjoner først i cellen, og transporteres deretter til plasmaet.

En omvendt sekvens av reaksjoner oppstår når blodet når lungen, hvor partialtrykket av karbondioksid er lavere enn i blodet. Reaksjonen katalysert av karbonsyreanhydras reverseres i lungene, hvor den omdanner bikarbonatet tilbake til CO2 og tillater utstøting (Neil S. Cherniack, 2015).

referanser

  1. Angewandte Chemie International Edition. (2014, 23. september). Karbonsyre - og likevel eksisterer det! Hentet fra chemistryviews.org.
  2. Karbonsyre formel. (S.F.). Gjenopprettet fra softschools.com.
  3. DUBOIS, S. (2016, 11. januar). Karbonsyre i matvarer. Hentet fra livestrong.com.
  4. EMBL-EBI. (2016, 27. januar). karbonsyre. Gjenopprettet fra ebi.ac.uk.
  5. Human Metabolome Database. (2017, 2. mars). Karbonsyre. Hentet fra hmdb.ca. 
  6. Khanna, M. M. (1991). Infrarøde og massespektrale studier av protonbestrålet H2O + CO2-is: Bevis for karbonsyre. Spectrochimica Acta Del A: Molekylær Spektroskopi Volum 47, Utgave 2, 255-262. Hentet fra science.gsfc.nasa.gov.
  7. (1991). Karbonsyre. Hentet fra ncbi.nlm.nih.
  8. Nasjonalt senter for bioteknologi informasjon ... (2017, 11. mars). PubChem Compound Database; CID = 767. Hentet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  9. Neil S. Cherniack, e. a. (2015, 20. mars). Menneskelig åndedrettsvern Gjenopprettet fra britannica.com.
  10. Robert S. Schwartz, C. L. (2016, 29. april). Blood. Gjenopprettet fra britannica.com.
  11. Royal Society of Chemistry. (2015). Karbonsyre. Hentet fra: chemspider.com.
  12. Yarris, L. (2015, 16. juni). Unraveling mysteriene av karbonsyre. Hentet fra: newscenter.lbl.gov.
  13. Zumdahl, S. S. (2008, 15. august). Oksysyre. Hentet fra: britannica.com.